KR920005515B1 - 발광다이오드 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

발광다이오드

제1도는 종래 발광다이오드의 평면도.

제2도는 종래 발광다이오드의 수직단면도.

제3도는 본 발명 발광다이오드의 평면도.

제4도는 본 발명 발광다이오드의 수직 단면도.

제5도는 회절격자의 집광실험을 위한 장치도.

제6도는 본 발명 뉴우톤 링을 형성하기위한 마스크 패턴의 평면도.

본 발명은 가시광선 및 적외선을 방출하는 표면발광형 발광다이오드에 관한것으로, 특히 다이오드표면에 링 형상의 회절격자를 형성함으로써 P-N접합면에서 발생한 빛이 외부로 방출될때 지향성을 갖게하여 빛의 효율을 높일수 있도록 한 발광다이오드에 관한것이다.

최근 고도의 정보화시대를 맞아 자동화기기의 정보처리능력이 향상됨에 따라 출력기기인 프린터에도 고속, 고화질의 다기능이 요구되고 있다.

이에따라 광프린터의 소자로 쓰이는 광소자에 있어서 발광소자에서 방출되는 광강도의 고출력화 및 높은 해상도(resolution)를 갖기 위해 고집적화가 요구되고 있다. 그러나 직접도를 높이기 위하여 발광면적을 좁히면 고출력화가 어려워지므로 광방출효율을 높이는 방법이 연구되고 있다.

종래의 발광다이오드는 첨부한 제1도의 평면도 및 제2도에 수직단면도에 도시된바와같이 n형 금속층(6)이 하부에 형성된 n형 기판(3)상에 n형 에피층(4) 및 P형 에피층(5)이 차례로 성장되며 상기 P형 에피층(5)상에 유전체 보호막(7)과 전극용 P형 금속층(2)이 형성된 구조를 갖는다.

이와같은 구조로 이루어진 종래 발광다이오드는 n형 에피층(4)과 P형 에피층(5)의 접합면에서 발생된 빛이 발광다이오드의 표면을 통과하여 외부로 방출될때 빛의 임계각(θ≒17°)보다 작게 표면에 입사되는 빛은 유전체 보호막(7)을 통과할때 굴절되어 제2도에 도시한 바와같이 퍼지게 되므로 지향성이 없어져 광출력 효율이 떨어지게 되는 결점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래 발광다이오드가 갖는 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된것으로, P-N접합면에서 발생된 빛이 발광다이오드 표면을 통과하여 외부로 방출될때 지향성을 갖게하여 광출력 효율을 높일수 있도록 한 발광다이오드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기위한 본 발명 발광다이오드 P-N접합면에서 발생된 빛을 접속시키는 렌즈역할을 하는 링형상의 회절격자가 발광다이오드 표면에 형성된 구조로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도 및 제4도는 본 발명에 의한 발광다이오드의 평면도 및 수직단면도를 나타낸것으로, 회절격자로서 뉴우톤 링 패턴(Newton Ring Pattern)을 다이오드의 표면에 형성한 경우이다. 도시한 바와같이 n형 금속층(6)이 배면에 형성된 n형 기판(3)상에 n형 에피층(4) 및 P형 에피층(5)을 차례로 성장시킨 다음 상기P형 에피층(5)상에 P형 금속층(2)을 증착하여 전극을 형성하고 포토레지스트를 전면에 도포한 다음 포토마스크 패턴을 상기 P형 금속형(2)에 얼라인 한 다음 노광 및 현상 처리하여 상기 P형 에피층(5) 상부를 (

入 ; 발광다이오드에서 방출되는 빛의 파장)깊이로 에칭하여 ⅰ개(ⅰ; 정수)의 뉴우톤 링(Newton Ring : 8)을 상기 P형 금속층(2) 주위에 형성한다(제3도 참조). 이경우 뉴우톤 링 패턴을 형성하기 위한 상기 포토마스크패턴은 제6도에 도시한 바와같이 (

)으로 부터 m값을 계산하여 뉴우톤 링(8)의 반경(r_m)을 구하여 제작하게 되며, 이때 R은 임계각(θ)을 고려한 가상적인 점으로 부터 계산하며(제4도 참조), P형 금속층(2)이 차지하는 반경(r_m)을 제외한 부분에서 m+1부터 정수배 더한 값으로 정해진다. 즉, 에칭으로 형성되는 뉴우톤 링(8) 패턴은 반경이

이 되는 동심원 형태로 나타나게 된다.

예를들면, P형 에피층(5)의 두께가 10㎛일때 P형 금속층(2)의 반경을 60㎛로 하면 R=210㎛가 되고 m=17이 된다.

따라서 r₁₈=62.3㎛, r₁₉=64㎛, r₂₀=65.6㎛, r₂₁=67.1㎛이 된다. 이와같은 방법으로 P형 에피층(5)상에 뉴우톤 링(8) 패턴을 형성한 다음 유전체 물질로 보호막(7)을 형성하여 본 발명의 발광다이오드를 완성한다.

제1도 및 제3도에서 미설명부호 1은 LED칩을 나타낸다.

상기에서와 같이 완성된 발광다이오드는 제5도에 도시한 회절격자의 집광 실험을 위한 장치도에서와 같이 뉴우톤 링(8) 패턴이 빛을 모아주는 렌즈역할을 하게 된다.

상기와 같은 방법으로 형성된 본 발명은 n형 금속층(6)이 하부에 형성된 n형 기판(3)상에 n형 에피층(4), 뉴우톤 링(8) 패턴이 상부에 형성된 P형 에피층(5), 유전체로 된 보호막(7) 그리고 P형 메탈층(2)으로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서는 발광 다이오드의 표면에 뉴우톤 링 패턴을 형성한 구조에 대해 설명하였으나, 뉴우톤 링 패턴대신에 다른 회절격자를 인식하여 빛의 굴절을 방지할 수도 있다.

발명에 의한 발광다이오드를 P-N접합면에서 발생한 빛이 외부로 방출될 때 빛의 임계각보다 작게 표면에 입사되는 빛이 렌즈역할을 하는 뉴우톤 링 패턴에 의해 집광되어 광 출력효율을 높일수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 표면발광형 다이오드에 있어서, n형 금속층(6)이 하부에 형성된 n형 기판(3)상에 n형 에피층(4) 및 P형 에피층(5)을 차례로 성장시킨후 P형 금속층(2)을 증착하여 전극을 형성한후 포토마스크 패턴을 이용하여 상기 P형 금속층(2) 주위의 상기 P형 에피층(5)상부를 일정 깊이로 에칭하여 다수개의 회절격자를 형성하고 그위에 유전체로 된 보호막(7)을 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 발광 다이오드.
2. 제1항에 있어서, 상기 회절격자로 동심원 형태의 뉴우톤 링(8) 패턴을 상기 P형 에피층(8) 상부에 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 발광다이오드.

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